[发明专利]一种隐伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法

说明书

本发明公开了一种隐伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法，包括下述步骤：步骤1：分析隐伏陷落柱的位置，选择距隐伏陷落柱水平距离500～600m的地面位置为孔位；步骤2：在隐伏陷落柱范围内确定封堵目标层，主孔沿封堵目标层进行水平钻进；封堵目标层距煤层底板深度H，m：；T为突水系数，取0.06；P为突水水压，MPa；步骤3：主孔到达封堵目标层后沿水平方向钻进，当主孔遇到隐伏陷落柱后灌注骨料形成阻水段骨架，注浆加固阻水段骨架形成阻水段。本发明利用地面定向钻快速封堵陷落柱突水，通过不同粒径骨料灌注与控量控压注浆快速切断导水通道，在陷落柱内形成阻水段，将动水水源变为静水，达到快速封堵陷落柱突水的目的。

技术领域

本发明属于矿山突水治理技术领域，特别涉及一种隐伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法。

背景技术

华北型煤田随着高强度的开采，浅部煤炭资源逐步枯竭，为保障国民经济的稳定发展，多数矿井采掘活动不断向深度延拓，在高地应力、高水压的条件下，来自煤系底板奥陶系灰岩承压水危害日趋加剧，若底板存在隐伏导水构造，在采掘扰动的影响下，将作为导水通道沟通采煤工作面，将底板强富水含水层水量导入工作面造成突水灾害，而岩溶陷落柱是一种典型底板隐伏导水构造，广泛分布于我国华北型石炭二叠系煤田，其导致的突水灾害具有隐蔽性、突发性且破坏性强等特点，对煤矿安全生产危害极大。

针对导水隐伏陷落柱突水常规采用直孔巷道截流或陷落柱注浆充填的方法，但存在以下问题：（1）巷道截流时，由于巷道截面较大且动水条件下灌注进巷道的骨料随水流运移距离较远，难以快速在巷道中堆积接顶，治理成本高、耗时低，且这种方法没有针对陷落柱进行针对性治理，难以快速从根本上解决突水。（2）陷落柱发育范围较大，如果对其注浆充填需要消耗大量的材料并且在涌水量动辄几千方每小时的条件下采用传统的工艺技术进行骨料灌注与注浆，注浆材料会随水流进入采空区严重影响抢险救援的速度，治理成本极大，（3）陷落柱的位置一般通过物探或钻探手段难以快速准确探明，直孔对于陷落柱是点式探查与治理，效率低，成本高（4）陷落柱对应地面区域往往会产生塌陷，地面不具备直孔施工的条件。

综上所述，在现有技术条件下，封堵陷落柱突水的主要问题是陷落柱范围难以快速查明，材料浪费及施工费用增加。因此，亟需寻找一种简便高效、经济实用的方法对底板隐伏陷落柱进行快速封堵。

发明内容

本发明的目的是提供一种隐伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法，在导水通道某一合适位置进行骨料灌注与注浆加固，阻断突水水源进入采煤工作面，以解决现有方法存在的封堵效率低及施工成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：

一种隐伏陷落柱突水通道的快速封堵方法，包括下述步骤：

步骤1：分析隐伏陷落柱的位置，选择距隐伏陷落柱水平距离500～600m的地面位置为孔位；

步骤2：在隐伏陷落柱范围内确定封堵目标层，主孔沿封堵目标层进行水平钻进；封堵目标层距煤层底板深度H，m：；T为突水系数，取0.06；P为突水水压，MPa；

步骤3：主孔到达封堵目标层后沿水平方向钻进，当主孔遇到隐伏陷落柱后灌注骨料形成阻水段骨架，注浆加固阻水段骨架形成阻水段；继续钻进，若发生钻井液漏失量大于15m³/h或地层破碎，重复灌注骨料及注浆，直至主孔在平面上的延伸距离超过隐伏陷落柱的发育边界。

可选的，沿垂直方向，在主孔上方开设分支孔，分支孔距离主孔H’进行水平钻进：，m。

可选的，直至主孔在水平方向的延伸距离超过预判隐伏陷落柱的发育边界20～30m。

可选的，所述的灌注骨料包括：

第一阶段灌注粒径为0.25～0.35mm的细砂颗粒；

第二阶段灌注粒径为0.5～1.0mm粗砂颗粒；